[CSAPP] Chapter 1 A Tour of Computer Systems

 

Chapter 1 A Tour of Computer Systems

Table of Contents

• 1. A Tour of Computer Systems
  • 1.1. Programs are translated by other programs into different forms
  • 1.2. Hardware Organization of a System
  • 1.3. 数据搬运
  • 1.4. 操作系统管理硬件，提供fundamental abstractions
  • 1.5. Concurrency an Parallelisem

1 A Tour of Computer Systems

 

1.1 Programs are translated by other programs into different forms

图1.3

1.2 Hardware Organization of a System

1. Buses：
   • 传输fixed-sized chunks of bytes known as words; word size 是系统的基本参数，现在多是32或64。
2. I/O Devices：
   • 每个devices由controller或adapter 与 I/O bus相连；
   • controller是device上或板上的芯片组；adpater是母板上插的一张卡；
   • 它们的目的都是在I/O bus 与 I/O devices 之间来回传数据。
3. Main memory：
   • a temporary stroge device.
4. Processor：
   • 即CPU；
   • PC指向Main Memory 中的指令；
   • register file一组word-size regsiters,每个都有自己的名字；
   • ALU计算数据或地址。

1.3 数据搬运

1. 运行hello程序 系统花了很多时间在数据搬运上
   • 键入“./hello”，由shell读入register,再存入内存；
   • 键入enter后，shell加载可执行文件，通过DMA，不需CPU参与。
   • CPU执行hello

1.4 操作系统管理硬件，提供fundamental abstractions

• processes: a running program 的抽象；context 包括PC,register file,context of main memorty.
• Threads：一个process可有多个excution units 组成；共享上下文，代码和全局变量。
• Virtual Memory: 都用的虚拟地址空间，看起来独占内存；有相似的组织结构
• 图1.13
• Files:就是 a sequence of bytes, 所有 I/O device 都被抽象为Files.

1.5 Concurrency an Parallelisem

• Thread-level concurrency
• Muliti-core:多核有各自的cache；Hyperthreading：一个和中部分硬件有多个
• Instruction-level parallism：流水线
• Single-Instrction,Multiple-data(SIMD) parallism